Inducción electromagnética y Faraday: cómo no suspender este tema en la EVAU
La inducción electromagnética es el fenómeno por el que un campo magnético variable genera una corriente eléctrica en un conductor. Dicho de otra forma: sin mover ni un solo electrón con tus manos, puedes crear electricidad solo con cambiar un campo magnético. Eso es exactamente lo que descubrió Michael Faraday en 1831 y lo que hoy aparece casi siempre en el examen de física de selectividad.
Este tema puntúa fuerte en la EVAU. Y lo que es peor: la mayoría de los estudiantes lo estudian mal. Memorizan la fórmula, la escupen en el examen y pierden puntos porque no saben explicar qué está pasando físicamente.
Lo esencial
- El flujo magnético es la cantidad de campo magnético que atraviesa una superficie. Si cambia, aparece tensión.
- La ley de Faraday cuantifica esa tensión (la fem inducida) en función de la variación del flujo.
- La ley de Lenz dice que la corriente inducida siempre se opone al cambio que la provocó.
- Los alternadores son la aplicación práctica más preguntada en EVAU: convierten movimiento en corriente alterna.
Qué es el flujo magnético (y por qué no lo entiende casi nadie)
Aquí es donde la mayoría se pierde. Y no es culpa tuya, es culpa de cómo se explica.
Imagina que tienes un aro de alambre y un campo magnético que lo atraviesa. Ese campo se puede visualizar como líneas invisibles que cruzan el aro de lado a lado. El flujo magnético (Φ) es simplemente cuántas de esas líneas atraviesan el aro.
La fórmula es: Φ = B · S · cos(α)
Donde:
- B es la intensidad del campo magnético (en teslas, T)
- S es el área de la superficie (en m²)
- α es el ángulo entre el campo y la normal a la superficie
Si el aro está perpendicular al campo (α = 0°), el cos vale 1 y el flujo es máximo. Si el aro está paralelo al campo (α = 90°), el cos vale 0 y no atraviesa ninguna línea. Cero flujo.
Ojo: El flujo no depende solo de la intensidad del campo. Depende también del área y del ángulo. En los problemas de EVAU te pueden cambiar cualquiera de los tres y seguirá apareciendo tensión.
La ley de Faraday explicada sin fórmulas primero
Y aquí viene lo que nadie te cuenta antes de meterte la ecuación por los ojos...
La clave no es que haya un campo magnético. La clave es que ese campo cambie. Si el número de líneas que atraviesa el aro se mantiene constante, no pasa nada. Pero si de repente hay más líneas, o menos, o el aro gira... aparece una tensión eléctrica.
Eso es la fem inducida (fuerza electromotriz inducida): una especie de "empuje" que pone a moverse a los electrones del conductor.
La ley de Faraday lo expresa así:
ε = -N · ΔΦ / Δt
Donde:
- ε es la fem inducida (en voltios, V)
- N es el número de espiras del bobinado
- ΔΦ / Δt es la variación del flujo magnético por unidad de tiempo
Cuanto más rápido cambia el flujo, mayor es la tensión generada. Eso explica por qué los generadores giran rápido.
La ley de Lenz: el campo que se resiste al cambio
Si Faraday te dice cuánta tensión aparece, Lenz te dice en qué sentido circula la corriente. Y lo hace con una idea elegante.
La ley de Lenz dice que la corriente inducida siempre genera un campo magnético que se opone al cambio en el flujo original. Vamos, que la naturaleza es conservadora: cuando algo cambia, aparece algo que intenta contrarrestarlo.
Una forma de recordarlo: piensa en la ley de Lenz como la "resistencia al cambio" del sistema electromagnético. Si el flujo aumenta, la corriente inducida genera un campo que intenta reducirlo. Si el flujo disminuye, la corriente inducida genera un campo que intenta mantenerlo.
Eso es exactamente el signo negativo en la fórmula de Faraday.
Ojo: En el examen te pueden pedir el sentido de la corriente inducida usando la regla de la mano derecha combinada con la ley de Lenz. Practica esto con ejemplos antes del día D, porque en el momento del examen si no lo tienes automatizado, te bloqueas.
Tabla resumen: las fórmulas que necesitas saber sí o sí
| Concepto | Fórmula | Unidades |
|---|---|---|
| Flujo magnético | Φ = B · S · cos(α) | Weber (Wb) |
| Fem inducida (Faraday) | ε = -N · ΔΦ / Δt | Voltios (V) |
| Fem en un alternador | ε = N · B · S · ω · sen(ωt) | Voltios (V) |
| Fem máxima | ε₀ = N · B · S · ω | Voltios (V) |
Ponla en un post-it. En serio.
El alternador: cuando Faraday se convierte en corriente alterna
El alternador es el ejemplo más preguntado en selectividad de física. Y tiene mucho sentido: es la inducción electromagnética aplicada a la vida real. Así funciona la central eléctrica de tu ciudad.
Un alternador es básicamente una espira (o bobina) que gira dentro de un campo magnético uniforme. Al girar, el ángulo entre la bobina y el campo cambia continuamente, así que el flujo varía de forma sinusoidal... y la fem inducida también.
¿Qué varía en un alternador?
Cuando la bobina gira a velocidad angular ω:
- El flujo es: Φ(t) = N · B · S · cos(ωt)
- La fem inducida es: ε(t) = N · B · S · ω · sen(ωt)
La fem es máxima cuando la bobina está paralela al campo (el flujo es cero pero cambia más rápido). La fem es cero cuando la bobina es perpendicular al campo (el flujo es máximo pero no cambia en ese instante).
Esto confunde mucho. Memorízalo: fem máxima ≠ flujo máximo. Son situaciones opuestas.
Ejercicio numérico típico de EVAU (con solución)
Este tipo de problema aparece en selectividad de física con mucha frecuencia. Practica hasta que te salga solo.
Enunciado: Una bobina de 200 espiras y área 0,05 m² está situada en un campo magnético uniforme de 0,4 T perpendicular al plano de la bobina. El campo se anula uniformemente en 0,2 s. Calcula la fem inducida media.
Resolución:
- Flujo inicial: Φ₁ = B · S · cos(0°) = 0,4 · 0,05 · 1 = 0,02 Wb
- Flujo final: Φ₂ = 0 Wb (el campo se anula)
- Variación de flujo: ΔΦ = Φ₂ - Φ₁ = 0 - 0,02 = -0,02 Wb
- Fem inducida: ε = -N · ΔΦ / Δt = -200 · (-0,02) / 0,2 = 20 V
La fem inducida media es 20 voltios. El signo negativo en la fórmula nos habría indicado el sentido de la corriente (ley de Lenz), pero como nos pide el valor absoluto de la fem, el resultado es 20 V.
Cómo estudiar inducción electromagnética para no perder puntos en EVAU
Este tema es un coñazo, no te vamos a mentir. Tiene conceptos que parecen abstractos y fórmulas que se parecen entre sí. Pero tiene una ventaja enorme: es muy predecible. Los problemas de EVAU de inducción siguen patrones casi siempre iguales.
Lo que hacemos nosotros en Destilify es atacarlo en tres fases:
- Fase 1 – Concepto: entiende el flujo magnético con la imagen del aro y las líneas. Sin esto, las fórmulas no tienen sentido.
- Fase 2 – Fórmulas: aprende qué significa cada variable y en qué situación se usa cada expresión.
- Fase 3 – Problemas: resuelve al menos 10 problemas tipo. Los de selectividad de años anteriores son los mejores. Consulta los de tu comunidad autónoma, porque el formato puede variar.
En Destilify tenemos ejercicios de inducción con corrección automática para que puedas practicar esto exactamente así, paso a paso.
Preguntas frecuentes sobre inducción electromagnética en EVAU
¿Qué diferencia hay entre la ley de Faraday y la ley de Lenz en física selectividad?
La ley de Faraday te dice el valor de la fem inducida cuando el flujo magnético varía. La ley de Lenz te dice el sentido de la corriente inducida: siempre se opone al cambio que la originó. En la fórmula, Lenz es el responsable del signo negativo.
¿Cuándo es máxima la fem inducida en un alternador?
La fem es máxima cuando la bobina es paralela al campo magnético, es decir, cuando el flujo es cero pero cambia a máxima velocidad. Es el momento en que la variación de flujo por unidad de tiempo (ΔΦ/Δt) es mayor.
¿En qué unidades se mide el flujo magnético en el SI?
El flujo magnético se mide en Weber (Wb). Un Weber equivale a un tesla por metro cuadrado (1 Wb = 1 T·m²). Asegúrate de usar siempre unidades del SI en los problemas de EVAU para no perder puntos por conversión.
¿Suele caer inducción electromagnética en el examen de física de selectividad?
La inducción es uno de los bloques más habituales en los exámenes de física EVAU. Su presencia varía según la comunidad autónoma y el año, así que consulta siempre los exámenes oficiales de tu convocatoria. Lo que sí es constante es que cuando cae, suele ir acompañado de un problema numérico que vale puntos concretos.